機械自動化在機械制造中的應用分析

張 瑤

（陜西工業(yè)職業(yè)技術學院，陜西 咸陽 712000）

機械自動化對機械制造產業(yè)的發(fā)展有重要價值，在實際制造生產過程中，通過集成化應用、智能化應用、數(shù)控化應用、虛擬化應用以及柔性化應用，提高機械制造整體水平。在機械自動化技術實踐中，基于制造產業(yè)的實際需求，完善和優(yōu)化制造流程和模式，對機械設備以及控制系統(tǒng)進行兼容和協(xié)調，增強制造控制能力。

1 機械自動化在機械制造中的應用

1.1 集成化應用

機械化大生產讓整個社會的生產效率顯著提升，隨著計算機等信息技術的不斷發(fā)展，機械自動化逐漸成為機械制造領域的重要基礎。機械自動化讓機械制造過程最大程度脫離對人工操作的依賴，這樣有利于制造企業(yè)降低人工成本。機械制造過程中，由于機械設備規(guī)模、類型等都明顯增加，機械設備控制難度大。機械自動化可以通過集成化方式，對整個機械制造系統(tǒng)予以綜合控制。機械制造過程中，依賴各種機械設備完成不同的生產流程和內容，每個生產設備都有獨立的功能模塊，這些模塊既保持獨立運行關系，又相互關聯(lián)協(xié)調，促使整個機械作業(yè)有序完成[1]。根據(jù)集成化應用技術，對機械設備以及相應模塊進行掌控。機械制造中的機械設備屬于半自動控制系統(tǒng)，也就是既具備自動化特征，又不能完全脫離人工控制。機械自動化以機械設備為核心，突出功能模塊的關聯(lián)關系，建立一個高度統(tǒng)一的控制模式。

在該集成模式下，所有處于制造流程中的機械設備，都被納入到該框架體系之內，受到統(tǒng)一的控制和管理。集成化自動控制，利用設備兼容端口將設備予以關聯(lián)。集成化過程中，要求設備具備較強兼容性，這也是自動化控制實施的重要保障。制造企業(yè)在設備采購時，需要考慮到上述因素，選擇統(tǒng)一結構的設備類型，可以減少在自動化集成應用時出現(xiàn)的問題。集成化的機械設備利用終端控制系統(tǒng)發(fā)布指令，該指令會同步到達所有的設備。雖然每個機械設備所處的制造流程不同，承擔的制造任務不一，但作為一個集成體系中的不同組成，每個機械設備運行情況都會對該體系中的其他設備產生影響。機械自動化技術所要做的，就是基于該集成模式加強設備運行的統(tǒng)一與協(xié)調[2]。當某個機械作業(yè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，如生產加工制造中，上料環(huán)節(jié)的設備出現(xiàn)阻滯，原料沒有按照既定要求完成切割。在自動化控制中，集成系統(tǒng)中的模塊接收到這一信息后，會向總控制終端發(fā)出反饋，而主控制終端依靠自動化集成系統(tǒng)，完成各個子系統(tǒng)和相關設備的指令控制，讓其他設備根據(jù)該情況自動調整作業(yè)狀態(tài)，保證整個機械生產過程的有序和同步。

1.2 智能化應用

機械自動化技術在智能設備中的應用，為機械制造發(fā)展擴展了空間。智能化是基于信息技術、計算機技術、網(wǎng)絡技術等，實現(xiàn)不依賴人工控制完成機械作業(yè)的模式。智能化開啟了機械制造產業(yè)新篇章，讓機械制造更加高效、靈活。智能化應用中，機械設備在數(shù)據(jù)庫為基礎的模塊體系下，可以模擬人類思維的分析和判斷模式，對機械作業(yè)過程予以全面掌握[3]。機械自動化技術讓整個作業(yè)環(huán)節(jié)都處于計算機控制下，而且在程序指令編輯、調用過程中，只需要按照智能模型的計算、分析和決策，就可以完成從指令編輯到最終執(zhí)行的整個過程。智能化顯著提高了機械自動化制造的整體水平，讓生產過程更具“智慧”特征。

機械自動化的智能應用，目前主要體現(xiàn)在智能機器人這個領域。在海港等大型機械設備應用場所，智能機器人基于自動化、智能化的控制模式，對作業(yè)內容、流程予以掌握。在生產作業(yè)過程中，根據(jù)實際情況完成指令發(fā)布和執(zhí)行，改變了傳統(tǒng)自動化制造中的控制模式限制[4]，如智能機器人可以識別原料、半成品等的位置、數(shù)量、類型等，從而根據(jù)調取的數(shù)據(jù)庫信息，完成分析和決策，也就是基于一種智能化的“思考”模式，確定下一步應當執(zhí)行何種操作，并且隨時根據(jù)這樣的分析和決策動態(tài)，將一系列生產制造行為關聯(lián)起來，形成一個整體的系統(tǒng)運行模式。

1.3 數(shù)控化應用

機械自動化的應用，最早在數(shù)控領域取得較好成效。數(shù)控化的應用，主要以生產制造企業(yè)的數(shù)控機床等為基礎，在自動化控制模式下，讓機床完成指定的作業(yè)任務。最初的機床需要計算機設備接入，通過計算機來控制機床運行[5]。在數(shù)控模式下，控制過程從硬件方式轉變?yōu)閿?shù)字方式，可以僅由計算機軟件系統(tǒng)完成指令編輯和傳輸，讓機械制造控制過程更加高效和穩(wěn)定。數(shù)控技術實施中，以自動化為核心的機床，可以根據(jù)接收到的信號來進行程序編輯和執(zhí)行。數(shù)控機床的控制模塊，同時具備了編輯、調用、接收、傳輸?shù)裙δ?，而?shù)控機床本身具備的自動化系統(tǒng)，讓這些功能模塊相互兼容和協(xié)同運行，確保了機械制造生產的有序運轉。

1.4 虛擬化應用

虛擬化的機械制造過程，是自動化應用對象和環(huán)境的一個重大突破。傳統(tǒng)的機械制造過程中，一個較大的困境，就是一旦作業(yè)流程和生產線設計有誤，則會造成較大的損失。很多時候，由于機械設計方面的缺陷，在真正的生產作業(yè)前是無法被及時、有效發(fā)現(xiàn)的，一旦生產線落地，在生產環(huán)節(jié)發(fā)現(xiàn)問題，企業(yè)投入的制造成本無法轉化為利潤，企業(yè)不得不重新改造或者更換生產線，這對于企業(yè)來說影響重大。機械自動化可以為機械制造提供虛擬制造環(huán)境，自動化、信息化等技術的有效整合，可以在企業(yè)投入生產線之前，按照制造任務目標、流程和內容等，對生產作業(yè)細節(jié)進行虛擬化設計和制造。通過將真實的生產加工作業(yè)過程，用信息技術、計算機程序予以模擬，建立一個仿真模型[6]。該模型設置相應的參數(shù)，就可以實現(xiàn)與真實生產作業(yè)相符的虛擬作業(yè)界面。機械制造設計人員，可以通過虛擬環(huán)境展示的作業(yè)過程，判斷該設計是否合理，哪個環(huán)節(jié)存在缺陷等，從而及時予以糾正和優(yōu)化，避免在真實制造過程中出現(xiàn)問題、造成損失。

1.5 柔性化應用

隨著科技發(fā)展速度的加快，很多制造產業(yè)的產品更新?lián)Q代都非?？?，這就給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來挑戰(zhàn)。制造企業(yè)的生產投入往往較大，尤其是一些規(guī)模性的生產作業(yè)中，企業(yè)購置的設備數(shù)量較多，這些設備應變性不足時，當產品必須更新?lián)Q代時，企業(yè)如果要跟隨時代進步，就必須重置設備，這對于很多企業(yè)而言，都是難以承受的成本壓力，但如果不能及時換代，則產品將會失去市場競爭力。這種兩難的境地，讓很多制造企業(yè)在市場競爭中被淘汰。機械自動化的發(fā)展，促使制造過程向著柔性化改進。柔性自動化技術，是從機械設備和控制方式上綜合著手，改變既有的機械功能模塊，讓機械設備能夠適應產品制造參數(shù)等方面的調整。在柔性機械化作業(yè)模式下，企業(yè)能夠按照市場需求以及產品更新?lián)Q代情況，在不淘汰和更換機械設備的前提下，只需要利用柔性技術，對設備予以重新改進和升級[7]。設備硬件為基礎，對自動化系統(tǒng)的單元重新分解、組合，基于柔性模塊的獨立單元，實現(xiàn)新的制造模式。柔性化的應用，讓制造過程和設備重新匹配，通過靈活的參數(shù)設置、程序編輯和模塊單元分組等，讓制造設備具備了新的功能，可以適應新的產品生產加工任務。柔性化讓機械制造功能最大程度予以擴展，為機械制造企業(yè)增強市場競爭力提供了助力。

2 機械自動化在機械制造中的發(fā)展前景

機械制造領域要向著綠色化、環(huán)保化發(fā)展，這符合國家提出的可持續(xù)發(fā)展方針。綠色環(huán)保的理念與自動化制造技術的結合，要積極發(fā)展自動化的優(yōu)勢，利用自動化建模、智能控制等方式，建立一個高效節(jié)約的制造流程，并將新工藝與生產加工流程緊密結合。如在生產制造過程中，可以自動化控制原料的使用。對邊角料重新識別，將符合其他作業(yè)需求的邊角料通過生產線進行轉移，避免材料浪費。另外，在機械化生產中，大規(guī)模生產的自動化控制，可以從能耗角度實現(xiàn)節(jié)約。對于可以同步完成的流程，按照機械制造設計予以優(yōu)化，在相同耗能的情況下完成更多的制造任務[8]。綠色制造模式，還能夠基于環(huán)保思路打造一個閉合環(huán)路，該環(huán)路中所有的資源予以重新整合，可以通過制造生產末端的處理，使產品從設計、生產到報廢，都在閉環(huán)內完成，從而消除對環(huán)境的污染。綠色制造技術中，通過機械自動化性能的改良和優(yōu)化，每個環(huán)節(jié)的資源都可以進行二次開發(fā)和利用，最大程度降低廢料量，在實現(xiàn)成本節(jié)約的同時，讓制造企業(yè)可以建立綠色環(huán)保循環(huán)模式，通過在自動化控制中設置相關參數(shù)，以便達到綜合開發(fā)、利用和回收的綠色制造體系。

3 結 語

機械自動化在機械制造方面作用顯著，在技術成熟與開發(fā)過程中，以制造生產為目標，建立高效的控制和實踐模式，為企業(yè)增產增效提供助力。文章對機械自動化的具體應用予以分析，并對自動化發(fā)展前景進行探索，旨在為現(xiàn)代機械制造領域提供借鑒和參考，讓企業(yè)始終注重機械制造技術的利用和升級，拉近與國際制造水平的距離。